tcp层的校验值难道还需要ip层的元数据也就是ip头吗？如果一切都是理想的显然不需要，因为这违背了分层隔离的原则，下层一定不能依赖上层，但是上层可以访问下层，还好tcp使用ip信息正是这一点。按照封包原则，封装到TCP层的时候，ip信息还没有封装上去，但是校验值却需要马上进行计算，所以必须手工构造一个伪头部来表示ip层的信息，怎么构造呢？在数据到tcp层的时候其实用户肯定知道数据发往何处，源地址和目的地址都有，只不过是还没有封装到数据上罢了，简单的例子就是在socket程序中，connect或者accept或者recvfrom以及sendto都会保留有地址信息，另外伪头中还将保留有传输层协议信息，所有这一切都是为了使得通信更加安全和缜密，试想如果一个中间人截获了一个icmp包，然后改为了udp包或发生什么，该udp不是随意的而是精心构造的，但是加入了伪头部如此之行为得逞就困难多了，因为伪头部中有协议字段，除此之外，任何错误的投递，错误的数据长度以及错误的协议都会被检测到。看一下伪头吧：
struct psd_head
{
__u32 saddr; // 源网络层地址
__u32 daddr; // 目的网络层地址
__u8 mbz; //赋0
__u8 ptcl; // 传输层协议
__u16 tcpudpl; //传输层长度
};
以下是一个简单的校验和校验码的计算函数
void tcpv4_check_addr( __u16 * ppkgdata )
{
char * indata;
__u16 ippktlen, udppktlen,tcppktlen,wd;
__u32 ipheadlen;
__u32 sum,i,pl,el;
struct psd_head psd;
struct iphdr * ipd;
struct tcphdr * tcpd;
struct udphdr * udpd;
__u16 * databegin;
indata = (char *)ppkgdata; //从MAC开始的整个帧
ipheadlen = 14 + (indata[14]&0x0f)*4 ; //MAC和ip头的长度和
databegin = (__u16 *)(indata + ipheadlen); //ip数据
ipd = (struct iphdr *)(indata + 14); //MAC数据
tcpd = (struct tcphdr *)(indata + ipheadlen); //ip数据
ippktlen = htons(ipd->tot_len); //ip头和ip数据的总长度
if(ipd->protocol == 0x6){
tcppktlen = ippktlen +14 - ipheadlen; //tcp头和tcp数据的总长度
tcpd->check = 0;
psd.saddr = ipd->saddr; //构造伪头部
psd.daddr = ipd->daddr;
psd.mbz=0;
psd.ptcl = 0x06; //ip的下一个头
psd.tcpudpl = htons(tcppktlen);
sum = 0;
wd = tcppktlen/2; //每次数据前移16位而不是一个字节
for(i=0;i;i++){>
sum += *databegin;
databegin++;
}
el = tcppktlen - wd*2;
if(el != 0)
sum += (*databegin&0xff);
wd = sizeof(struct psd_head)/2;
databegin = (__u16 *) &psd.saddr;
for(i=0;i;i++){>
sum += *databegin;
databegin++;
}//下面这个表达式就是高低16分别相加，sum/65536就是高16位：sum<<16
pl = (sum + sum/65536)&0xffff;
sum = 0xffff^pl;
tcpd->check = (__u16)sum; //检验和的计算很简单，就是将数据相加并且回卷之后取反
}
return;
}
以上的算法再清晰不过了，甚至将tcp，ip头部的偏移怎么计算都表达了出来，但是这个函数并不适用于实际情况，因为在高负载网络环境下，特别是NAT或者数据过滤网关环境下，校验和的计算是一个很频繁的过程，因此上述函数的c语言本质将很影响效率，取而代之的是用汇编实现，正如linux内核中的那样：
static inline __sum16 csum_fold(__wsum sum)
{
__asm__(
"addl %1, %0 ;/n"
"adcl $0xffff, %0 ;/n"
: "=r" (sum)
: "r" ((__force u32)sum << 16),
"" ((__force u32)sum & 0xffff0000)
);
return (__force __sum16)(~(__force u32)sum >> 16);
}
static inline __wsum csum_tcpudp_nofold(__be32 saddr, __be32 daddr, unsigned short len, unsigned short proto, __wsum sum)
{
__asm__(
"addl %1, %0 ;/n"
"adcl %2, %0 ;/n"
"adcl %3, %0 ;/n"
"adcl $0, %0 ;/n"
: "=r" (sum)
: "g" (daddr), "g"(saddr), "g"((len + proto) << 8), ""(sum));
return sum;
}
static inline __sum16 csum_tcpudp_magic(__be32 saddr, __be32 daddr, unsigned short len, unsigned short proto, __wsum sum)
{
return csum_fold(csum_tcpudp_nofold(saddr,daddr,len,proto,sum));
}
别看一个小小的计算校验和，它本质上影响了网络传输的效率，如果用tcpv4_check_addr这个函数计算校验和，效率慢了10倍之多，但是用汇编取而代之的话，效率虽然由于额外吸收而有所下降，但是数量级并没有改变。
本文转自 dog250 51CTO博客，原文链接:http://blog.51cto.com/dog250/1273337
